JP6975972B2 - Method for manufacturing YF3 film-forming body - Google Patents
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Description
本発明は、YF3成膜体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a YF 3 film-forming body.
例えば、半導体の製造工程におけるエッチング工程,CVD成膜工程、レジストを除去するアッシング工程などでは、プラズマ源として反応性の高いフッ素や塩素などのハロゲン系腐食性ガスが多用されている。プラズマによる製造機器の腐食を防止するために、前記腐食性ガスおよびプラズマに直接曝される部材には、高い耐プラズマ性が要求される。現在、半導体製造装置では耐プラズマ性を確保するため、製造機器の表面にイットリア(Y2O3)の膜を成膜することが行われている。例えば、特許文献1には、スパッタリングにより、被成膜体の表面にイットリアの膜を形成する技術が開示されている。
For example, halogen-based corrosive gases such as fluorine and chlorine, which are highly reactive, are often used as plasma sources in etching steps, CVD deposition steps, resist removing ashing steps, etc. in semiconductor manufacturing processes. In order to prevent corrosion of manufacturing equipment by plasma, high plasma resistance is required for the members directly exposed to the corrosive gas and plasma. Currently, in order to ensure plasma resistance in the semiconductor manufacturing device, by depositing a film of yttria on the surface of the production device (
ところで、イットリアはフッ素系ガスと反応すると、主にYF3を生成する。その際に被成膜体の表面に形成されたYF3が離脱するとともに成膜体が消耗し、さらには離脱した粒子が製品に混入し半導体製品の質を劣化させる問題がある。そのため、イットリアよりもプラズマに対する耐久性に優れたYF3の膜を被成膜体の表面に形成する技術が期待されている。しかし、被成膜体の表面に純度が高く厚膜のYF3膜を形成することは技術的に難しい。そのため、現状では、必要とされる膜厚よりも薄いYF3の膜や、他の化合物を含むために純度が低いYF3の膜が被成膜体の表面に形成されたYF3成膜体が製造されている。 By the way, when it reacts with a fluorine-based gas, it mainly produces YF 3. At that time, there is a problem that the YF 3 formed on the surface of the film-deposited body is detached and the film-deposited body is consumed, and the detached particles are mixed in the product to deteriorate the quality of the semiconductor product. Therefore, a technique for forming a YF 3 film, which is more resistant to plasma than Yttrium, on the surface of the film to be formed is expected. However, it is technically difficult to form a YF 3 film of thick high purity on the surface of the deposition target object. Therefore, at present, a YF 3 film formation body in which a YF 3 film thinner than the required film thickness or a YF 3 film having a low purity due to containing other compounds is formed on the surface of the film formation body. Is manufactured.
そこで本発明は、厚く且つ高純度のYF3の膜が被成膜体の表面に形成されたYF3成膜体を製造することが可能なYF3成膜体の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method for producing a YF 3 film-forming body capable of producing a YF 3 film-forming body in which a thick and high-purity YF 3 film is formed on the surface of the film-deposited body. The purpose.
本発明は、不活性ガスの雰囲気中でYF3を蒸発させる蒸発工程と、蒸発工程で蒸発させたYF3を含む不活性ガスを超音速のガス流になるように加速させる加速工程と、加速工程で加速されたガス流を被成膜体に噴出させ、被成膜体の表面にYF3の膜を形成する成膜工程とを備えたYF3成膜体の製造方法である。 The present invention includes an evaporation step of evaporating YF 3 in an atmosphere of an inert gas, an acceleration step of accelerating the inert gas containing YF 3 evaporated in the evaporation step so as to become a supersonic gas flow, and acceleration. It is a method for manufacturing a YF 3 film-forming body including a film-forming step of ejecting a gas flow accelerated in the step onto a film-deposited body to form a YF 3 film on the surface of the film-deposited body.
この構成によれば、蒸発工程により、不活性ガスの雰囲気中でYF3が蒸発させられ、加速工程により、蒸発工程で蒸発させたYF3を含む不活性ガスが超音速のガス流になるように加速させられ、成膜工程により、加速工程で加速されたガス流が被成膜体に噴出させられ、被成膜体の表面にYF3の膜が形成される。これにより、厚く且つ高純度のYF3の膜が被成膜体の表面に形成されたYF3成膜体を製造することができる。 According to this configuration, the evaporation step evaporates the YF 3 in the atmosphere of the inert gas, and the acceleration step causes the inert gas containing the YF 3 evaporated in the evaporation step to become a supersonic gas flow. By the film forming step, the gas flow accelerated in the accelerating step is ejected to the film-deposited object, and a YF 3 film is formed on the surface of the film-deposited object. This makes it possible to manufacture a YF 3 film-forming body in which a thick and high-purity YF 3 film is formed on the surface of the film-deposited body.
本発明のYF3成膜体の製造方法によれば、厚く且つ高純度のYF3の膜が被成膜体の表面に形成されたYF3成膜体を製造することができる。 According to the manufacturing method of the YF 3 deposited film of the present invention can be thick and high purity YF 3 of the membrane to produce a YF 3 deposited film formed on the surface of the deposition material.
以下、本発明の実施形態に係るYF3成膜体の製造方法について説明する。本実施形態では、超音速フリージェット(Supersonic Free Jet:SFJ)物理蒸着(Physical VaporDeposition:PVD)により被成膜体の表面にYF3の膜を形成する。超音速フリージェット物理蒸着は、以下に説明するSFJ−PVD装置により行われる。 Hereinafter, a method for producing a YF 3 film-forming body according to an embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a film of YF 3 is formed on the surface of the film to be filmed by Supersonic Free Jet (SFJ) physical vapor deposition (PVD). Supersonic free jet physical vapor deposition is performed by the SFJ-PVD apparatus described below.
図1に示すように、SFJ−PVD装置1は、成膜材料であるYF3を蒸発させる蒸発チャンバ2と、成膜用の真空チャンバである成膜チャンバ3とを備えている。蒸発チャンバ2と成膜チャンバ3との間は、移送管4により接続されている。蒸発チャンバ2には、バルブ5及びマスフローコントローラ6を介してガス供給源7から、He,Ar,N2などの不活性ガスが所定の流量で供給され、蒸発チャンバ2の内部が所定の圧力の不活性ガスの雰囲気とされる。Heの雰囲気が最も音速が速いため、ガス供給源7は蒸発チャンバ2にHeガスを供給することが好ましい。
As shown in FIG. 1, the SFJ-
蒸発チャンバ2の内部には、水冷され、水平方向に移動自在なX−Yステージ8が設置されている。X−Yステージ8に成膜材料であるYF3材9が載置されている。YF3材9には、石英窓10、レンズ11及びミラー12,13,14を介してレーザ源15から、例えば、波長λ=532nm程度のNd:YAGレーザが照射される。レーザ源15のレーザ出力は、パワーメータ16により計測される。レンズ11は、図1中において実線で示されるYF3材9に最も近い位置から、図1中において破線で示されるYF3材9から最も遠い位置までの距離Zを移動可能である。レンズ11を移動させることにより、YF3材9とレンズ11との距離を適宜変更可能である。
Inside the
一方、成膜チャンバ3には、バルブ17を介してロータリーポンプ18及びメカニカルブースターポンプ19が接続されている。ロータリーポンプ18及びメカニカルブースターポンプ19の作動により成膜チャンバ3の内部が排気され、10−10Torr程度の超高真空雰囲気とされる。成膜チャンバ3の内部には、ホルダ21を水平方向及び垂直方向に移動自在なX−Y−Zステージ20が設けられている。ホルダ21は電気抵抗加熱システムを有する。ホルダ21に、成膜用の被成膜体22が固定される。蒸発チャンバ2に接続されている移送管4の他方の端部が成膜チャンバ3の内部に導かれており、移送管4の先端に超音速ノズル23が取り付けられている。超音速ノズル23は、ノズルヒータ24により加熱される。
On the other hand, the
以下、SFJ−PVD装置1を用いたYF3成膜体の製造方法について説明する。蒸発チャンバにおいて、ガス供給源7から供給された不活性ガスであるHeガスの雰囲気中で、レーザ源15からのNd:YAGレーザによりYF3材9を蒸発させる蒸発工程が行われる。レーザ源15からのNd:YAGレーザによりYF3材9が加熱されて蒸発し、YF3材9から蒸発した原子からナノメートルオーダーの直径の微粒子が形成される。
Hereinafter, a method for manufacturing a YF 3 film-forming body using the SFJ-
蒸発工程で蒸発させたYF3を含む不活性ガスであるHeガスを超音速のガス流になるように加速させる加速工程が行われる。上記の蒸発チャンバ2と成膜チャンバ3との間において、圧力差によりガスの流れが生じ、蒸発チャンバ2で生成されたYF3の微粒子は雰囲気ガスであるHeガスと共に移送管4を通して成膜チャンバ3へと移送される。YF3の微粒子とHeガスとを含む流体は、超音速ノズル23により超音速ガス流(超音速フリージェットの気流)に加速される。
An acceleration step is performed in which the He gas, which is an inert gas containing YF 3 evaporated in the evaporation step, is accelerated so as to have a supersonic gas flow. A gas flow is generated between the
加速工程で加速されたガス流を被成膜体22に噴出させ、被成膜体22の表面にYF3の膜を形成する成膜工程が行われる。YF3の微粒子とHeガスとを含む流体は、超音速ノズル23から超音速ガス流として成膜チャンバ3中において被成膜体22に向けて噴出させられる。Heガスに含まれるYF3の微粒子は、成膜対象である被成膜体22上に堆積(物理蒸着)する。以上のようにして、被成膜体22の上にYF3の微粒子からなるYF3膜が形成される。
A film forming step is performed in which the gas flow accelerated in the accelerating step is ejected onto the film-deposited body 22 to form a film of YF 3 on the surface of the film-deposited body 22. The fluid containing the fine particles of YF 3 and He gas is ejected from the
本実施形態では、蒸発工程により、SFJ−PVD装置1の蒸発チャンバ2において不活性ガスの雰囲気中でYF3材9が蒸発させられ、加速工程により、SFJ−PVD装置1の超音速ノズル23において蒸発工程で蒸発させたYF3を含む不活性ガスが超音速のガス流になるように加速させられ、成膜工程により、成膜チャンバ3において加速工程で加速されたガス流が超音速ノズル23から被成膜体22に噴出させられ、被成膜体22の表面にYF3の膜が形成される。これにより、厚く且つ高純度のYF3の膜が被成膜体22の表面に形成されたYF3成膜体を製造することができる。
In the present embodiment, the YF 3
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。例えば、蒸発工程でYF3を蒸発させる雰囲気の不活性ガスは、He以外にもArやN2を適用することができる。また、蒸発工程でYF3を蒸発させる熱源はレーザ以外の物を適用してもよい。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment and is carried out in various forms. For example, Ar or N 2 can be applied in addition to He as the inert gas having an atmosphere that evaporates YF 3 in the evaporation step. Further, a heat source other than the laser may be applied as the heat source for evaporating YF 3 in the evaporation step.
(実験例) (Experimental example)
図1に示すSFJ−PVD装置1を用いて図2に示した条件により被成膜体22である基板の表面にYF3の膜を形成することによって、YF3成膜体が製造された。まず、製造されたYF3成膜体のYF3膜30の膜厚が測定された。図2は、実験例のYF3成膜体の膜厚を示す表である。なお、図2において、圧力は、蒸発チャンバ2の内部の圧力を意味する。
By forming a film of YF 3 on the surface of the substrate is a
また、図2において距離Zが174mmとは、図1中において実線で示されるYF3材9に最も近い位置からの距離Zが174mmであり、レンズ11が図1中において破線で示されるYF3材9から最も遠い位置に配置されていることを意味する。この距離Zが174mmである場合は、YF3材9とレンズ11との距離がレンズ11の焦点距離である440mmである。
Further, the distance Z is 174mm 2, a 174mm distance Z from the position closest to the YF 3 material 9 shown in solid lines in the figure 1, YF 3 the
また、図2において距離Zが87mmとは、図1中において実線で示されるYF3材9に最も近い位置からの距離Zが87mmであり、レンズ11が図1中において破線で示されるYF3材9から最も遠い位置から174mm−87mm=87mmだけYF3材9に接近した位置に配置されていることを意味する。この距離Zが87mmである場合は、YF3材9とレンズ11との距離がレンズ11の焦点距離である440mmよりも87mmだけ短い。このため、距離Zが87mmである場合は、距離Zが174mmである場合よりも、レーザの照射面積が広くなり、レーザのパワー密度は低下する。
Further, the distance Z is 87mm in Fig. 2, a 87mm distance Z from the position closest to the YF 3 material 9 shown in solid lines in the figure 1, YF 3 the
また、図2において距離Zが0mmとは、図1中において実線で示されるYF3材9に最も近い位置からの距離Zが0mmであり、レンズ11が図1中において実線で示されるYF3材9から最も近い位置に配置されていることを意味する。この距離Zが0mmである場合は、YF3材9とレンズ11との距離がレンズ11の焦点距離である440mmよりも174mmだけ短い。このため、距離Zが0mmである場合は、距離Zが87mmである場合よりも、レーザの照射面積が広くなり、レーザのパワー密度は低下する。
Further, the distance Z is 0mm 2, a 0mm distance Z from the position closest to the YF 3 material 9 shown in solid lines in the figure 1, YF 3 the
図2における基板種類は、日本工業規格(JIS:Japanese IndustrialStandards)に準拠している。図2における膜厚は、製造されたYF3成膜体の試料の走査型電子顕微鏡(SEM:ScanningElectron Microscope)による断面写真における5箇所の測長値の平均値であり、小数第一位まで表記されている。試料番号4,5及び18のYF3成膜体は、同じレーザ出力、圧力及び距離Zの条件により製造されている。試料番号12及び17のYF3成膜体は、同じレーザ出力、圧力及び距離Zの条件により製造されている。
The substrate type in FIG. 2 conforms to Japanese Industrial Standards (JIS). The film thickness in FIG. 2 is the average value of the length measurement values at five points in the cross-sectional photograph of the manufactured YF 3 film-forming sample by a scanning electron microscope (SEM), and is expressed up to the first decimal place. Has been done. The YF 3 film formations of
図2及び図3(A)に示すように、試料番号8の被成膜体22には8.0μmの膜厚のYF3膜30が形成された。図2及び図3(B)に示すように、試料番号17の被成膜体22には284.0μmの厚い膜厚のYF3膜30が形成された。図2及び図3(C)に示すように、試料番号17の被成膜体22には616.6μmのさらに厚い膜厚のYF3膜30が形成された。なお、図3(C)のYF3膜30の左右の下部に斜めに延在する模様は、試料を加工する際の加工傷である。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3 (A),
次に製造されたYF3成膜体のYF3膜30の組成が分析された。図4は、実験例のYF3成膜体の結晶子サイズを示す表である。図4には、上から順に各試料の5点平均の結晶子サイズが並べられている。試料番号19〜21は、膜厚の測定がなされていない試料である。図5、図6、図7、図8及び図9は、実験例のX線結晶構造解析の結果を示すグラフである。図5〜図9において、破線はYF3ターゲットとJCPDS(Joint Committeeon Powder Diffraction Standards)カード(01‐070‐1935)とが一致したピークを示す。
The composition of the YF 3 Narumakutai of YF 3 film 30 was then produced was analyzed. FIG. 4 is a table showing the crystallite size of the YF 3 film-forming body of the experimental example. In FIG. 4, the 5-point average crystallite size of each sample is arranged in order from the top.
図5〜図9に示すように、全ての試料のピークが、YF3ターゲット及びJCPDSカードのピークと一致している。これは、各試料のYF3膜30が他の化合物等を含まない純粋なYF3で構成されていることを意味する。以上の本実験例の結果は、本発明のYF3成膜体の製造方法により、厚く且つ高純度のYF3の膜が被成膜体の表面に形成されたYF3成膜体を製造することができることを示している。 As shown in FIGS. 5-9, the peak of all samples are consistent with the peak of YF 3 target and JCPDS card. This means that the YF 3 film 30 of each sample is composed of pure YF 3 containing no other compounds or the like. As a result of this experiment is to provide a method of producing a YF 3 deposited film of the present invention, thick and high purity YF 3 of the membrane to produce a YF 3 deposited film formed on the surface of the deposition target object It shows that it can be done.
1…SFJ−PVD装置、2…蒸発チャンバ、3…成膜チャンバ、4…移送管、5…バルブ、6…マスフローコントローラ、7…ガス供給源、8…X−Yステージ、9…YF3材、10…石英窓、11…レンズ、12,13,14…ミラー、15…レーザ源、16…パワーメータ、17…バルブ、18…ロータリーポンプ、19…メカニカルブースターポンプ、20…X−Y−Zステージ、21…ホルダ、22…被成膜体、23…超音速ノズル、24…ノズルヒータ、30…YF3膜、Z…距離。 1 ... SFJ-PVD device, 2 ... Evaporation chamber, 3 ... Film formation chamber, 4 ... Transfer pipe, 5 ... Valve, 6 ... Mass flow controller, 7 ... Gas supply source, 8 ... XY stage, 9 ... YF 3 materials 10, ... Quartz window, 11 ... Lens, 12, 13, 14 ... Mirror, 15 ... Laser source, 16 ... Power meter, 17 ... Bulb, 18 ... Rotary pump, 19 ... Mechanical booster pump, 20 ... XYZ Stage, 21 ... holder, 22 ... film object, 23 ... supersonic nozzle, 24 ... nozzle heater, 30 ... YF 3 film, Z ... distance.
Claims (1)
前記蒸発工程で蒸発させたYF3を含む前記不活性ガスを超音速のガス流になるように加速させる加速工程と、
前記加速工程で加速された前記ガス流を被成膜体に噴出させ、前記被成膜体の表面にYF3の膜を形成する成膜工程と、
を備えたYF3成膜体の製造方法。 The evaporation process that evaporates YF 3 in the atmosphere of the inert gas,
An acceleration step of accelerating the inert gas containing YF 3 evaporated in the evaporation step so as to have a supersonic gas flow.
A film forming step of ejecting the gas flow accelerated in the accelerating step onto the film to be formed to form a YF 3 film on the surface of the film to be formed.
A method for manufacturing a YF 3 film-forming body.
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